JP2021195085A - 操舵装置 - Google Patents
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Abstract
Description
上記の操舵装置において、前記ステアリングシャフトは車両の転舵輪との間の動力伝達が分離されていてもよい。この場合、前記モータは前記ステアリングシャフトに付与される操舵方向と反対方向のトルクである操舵反力を発生するようにしてもよい。
以下、操舵装置を具体化した第1の実施の形態を説明する。
図1に示すように、車両の操舵装置10は、車両のステアリングホイール11に操舵反力を付与する反力ユニット20、および車両の転舵輪12,12を転舵させる転舵ユニット30を有している。操舵反力とは、運転者によるステアリングホイール11の操作方向と反対方向へ向けて作用するトルクをいう。操舵反力をステアリングホイール11に付与することにより、運転者に適度な手応え感を与えることが可能である。
トルクセンサ25は、ステアリングシャフト21における減速機構23とステアリングホイール11との間の部分に設けられている。トルクセンサ25は、ステアリングホイール11の回転操作を通じてステアリングシャフト21に加わる操舵トルクThを検出する。
転舵シャフト31は、車幅方向(図1中の左右方向)に沿って延びている。転舵シャフト31の両端には、それぞれタイロッド13,13を介して左右の転舵輪12,12が連結されている。
転舵制御部36は、転舵モータ32の駆動制御を通じて転舵輪12,12を操舵状態に応じて転舵させる転舵制御を実行する。転舵制御部36は、回転角センサ35を通じて検出される転舵モータ32の回転角θbに基づきピニオンシャフト34の回転角θpを演算する。また、転舵制御部36は、反力制御部27により演算される目標操舵角を使用してピニオンシャフト34の目標回転角を演算する。ただし、ピニオンシャフト34の目標回転角は、所定の舵角比を実現する観点に基づき演算される。転舵制御部36は、ピニオンシャフト34の目標回転角と実際の回転角θpとの差を求め、当該差を無くすように転舵モータ32に対する給電を制御する。転舵制御部36は、回転角センサ35を通じて検出される転舵モータ32の回転角θbを使用して転舵モータ32をベクトル制御する。
図2に示すように、反力制御部27は、目標操舵角演算部51、ガード設定部52、ガード処理部53、操舵角フィードバック制御部54および通電制御部55を有している。
ガード処理部53は、ガード設定部52により設定される制限値Δθに基づき、目標操舵角演算部51により演算される目標操舵角θs *の変化量を制限する。
たとえば車両の電源がオフされている期間にステアリングホイール11が反時計方向(正方向)へ向けて所定の角度だけ回転した場合、車両の電源が再びオンされたとき、反力モータ22の駆動制御を通じてステアリングホイール11を時計方向(負方向)へ向けて所定の角度だけ回転させる。これにより、ステアリングホイール11と転舵輪12,12との位置関係が所定の舵角比に応じた本来の位置関係に戻る。
そこで、本実施の形態では、ステアリングホイール11の自動回転に伴う運転者の違和感を軽減する観点に基づき、初期動作の実行開始から初期動作の実行完了までの期間におけるステアリングホイール11の回転速度を変化させる。反力制御部27は、目標操舵角θs *の制限値Δθを変更することによりステアリングホイール11の回転速度を変化させる。
図5(a)に示すように、前提の状態として、車両の電源がオンからオフへ切り替えられた状態でステアリングホイール11が転舵輪12,12の転舵位置に対して時計方向へ向けて角度−αだけ回転されている。ステアリングホイール11と転舵輪12,12との位置関係は、所定の舵角比に応じた本来の位置関係と異なる状態に維持されている。ここでは、転舵輪12,12は車両の直進状態に対応する転舵中立位置(転舵角θw=0°)に位置している。このため、本来、ステアリングホイール11は、車両の直進状態に対応する操舵中立位置(操舵角θs=0°)に位置すべきである。
したがって、第1の実施の形態によれば、以下の効果を得ることができる。
(1)ステアリングホイール11の位置調節の実行開始の直後、ステアリングホイールの回転速度は徐々に増速する。すなわち、ステアリングホイール11はより円滑に回転し始める。ステアリングホイール11の急回転が抑制されることにより、運転者に与える違和感を抑制することができる。
つぎに、操舵装置を具体化した第2の実施の形態を説明する。本実施の形態は、基本的には先の図1および図2に示される第1の実施の形態と同様の構成を有している。また、本実施の形態は、先の第1の実施の形態と組み合わせて実施してもよい。
第1の規制部材41は、ステアリングシャフト21を車体に支持するステアリングコラム43に固定されている。第1の規制部材41は、ステアリングシャフト21の半径方向に沿って延びている。第1の規制部材41は、ステアリングシャフト21の回転方向において互いに反対側に位置する第1の規制面41aおよび第2の規制面41bを有している。第1の規制面41aおよび第2の規制面41bは、ステアリングシャフト21の半径方向においてステアリングシャフト21に近づくほど互いに近接するように傾斜している。第1の規制部材41は、ステアリングホイール11の中立位置に対応して設けられる。
(4)ステアリングホイール11の自動回転の開始の直後、ステアリングホイールの回転速度は徐々に増速する。すなわち、ステアリングホイール11はより円滑に回転し始める。ステアリングホイール11の急回転が抑制されることにより、運転者に与える違和感を抑制することができる。
つぎに、操舵装置を具体化した第3の実施の形態を説明する。本実施の形態は、基本的には先の図1に示される第1の実施の形態と同様の構成を有し、反力制御部27の構成の点で第1の実施の形態と異なる。なお、本実施の形態は、先の第2の実施の形態と組み合わせて実施してもよい。
第1の制御部27aは、反力モータ22の駆動制御を通じて操舵トルクThに応じた操舵反力を発生させる通常の反力制御を実行する部分である。第1の制御部27aは、目標操舵反力演算部61、軸力演算部62および減算器63を有している。
目標操舵角演算部71、ガード設定部72、ガード処理部73、および操舵角フィードバック制御部74は、基本的には先の図2に示される第1の実施の形態の目標操舵角演算部51、ガード設定部52、ガード処理部53、および操舵角フィードバック制御部54と同様の機能を有している。ただし、目標操舵角演算部71は、操舵角演算部75により演算される操舵角θsに基づき目標操舵角θs *を演算する。操舵角フィードバック制御部74は、ガード処理部73を経た目標操舵角θs *と、反力モータ22の回転角θaに基づき演算される操舵角θsとを取り込み、この取り込まれる操舵角θsを目標操舵角θs *に追従させるべく操舵角θsのフィードバック制御を通じて操舵反力指令値T4*を演算する。
したがって、第3の実施の形態によれば、第1の実施の形態の(1)〜(3)あるいは第2の実施の形態の(4)〜(6)に記載の効果に加え、以下の効果を得ることができる。
なお、第1〜第3の実施の形態は、つぎのように変更して実施してもよい。
・第2の実施の形態では、バッテリの交換後、最初に車両の電源がオンされたときに舵角中点の設定処理を実行するようにしたが、たとえばバッテリの交換作業の有無にかかわらず、車両の電源がオンされる度に舵角中点の設定処理を実行するようにしてもよい。
・第1〜第3の実施の形態において、車両の電源は、たとえばアクセサリ電源(ACC電源)あるいはイグニッション電源(IG電源)を含んでいてもよい。
11…ステアリングホイール
12…転舵輪
21…ステアリングシャフト
22…反力モータ(モータ)
27…反力制御部(制御装置)
40…ストッパ機構
Claims (6)
- ステアリングホイールの操作に連動して回転するステアリングシャフトと、
前記ステアリングシャフトに付与されるトルクを発生するモータと、
前記モータを制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記ステアリングホイールの回転位置を調節する調節処理として前記ステアリングホイールを自動回転させる場合、前記ステアリングホイールの自動回転を停止するとき、前記ステアリングホイールの回転速度を零へ向けて徐々に減速させるように前記モータを制御する操舵装置。 - 前記制御装置は、前記調節処理として前記ステアリングホイールを自動回転させる場合、前記ステアリングホイールの自動回転を開始するとき、前記ステアリングホイールの回転速度を徐々に増速させるように前記モータを制御する請求項1に記載の操舵装置。
- 前記制御装置は、前記ステアリングホイールの回転角度である操舵角を前記ステアリングホイールの回転位置を調節する観点に基づき設定される目標操舵角に追従させる操舵角フィードバック制御を実行し、
前記制御装置は、前記ステアリングホイールの自動回転を開始するとき、および前記ステアリングホイールの自動回転を停止するとき、前記目標操舵角の値を制限しつつ前記調節の観点に基づき設定される最終的な前記目標操舵角へ向けて徐々に変化させることにより、前記ステアリングホイールの回転速度を徐々に変化させる請求項2に記載の操舵装置。 - 前記調節処理は、車両の電源がオフからオンへ切り替えられた場合、ステアリングホイールの回転位置を車両の転舵輪の転舵位置に対応させるための処理である請求項1〜請求項3のうちいずれか一項に記載の操舵装置。
- 前記ステアリングホイールの回転を規制するストッパ機構を有し、
前記制御装置は、前記調節処理として、前記モータの制御を通じて前記ステアリングホイールを第1の動作端まで動作させた後に第2の動作端まで反転動作させるとともに、前記ステアリングホイールの反転動作の開始時点および終了時点における前記モータの回転角に基づき前記ステアリングホイールの中立位置を演算する請求項1〜請求項4のうちいずれか一項に記載の操舵装置。 - 前記ステアリングシャフトは車両の転舵輪との間の動力伝達が分離されていて、前記モータは前記ステアリングシャフトに付与される操舵方向と反対方向のトルクである操舵反力を発生する請求項1〜請求項5のうちいずれか一項に記載の操舵装置。
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